一种超薄材料-金属新型接触电极制造技术

本发明专利技术公开了一种超薄材料‑金属新型接触电极。包括衬底以及置于衬底上的超薄材料和多层金属电极，超薄材料的全部或者其中一部分位于金属电极间，使得超薄材料的上下表面分别与金属电极接触，电流分别经多层金属电极从超薄材料的上表面和下表面流入到超薄材料中。本发明专利技术使得接触电导率增加，接触电阻减小，结构简单，制作方便，利于集成，可以直接应用在目前的超薄材料光电子器件中。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄材料-金属新型接触电极
本专利技术涉及超薄材料光电探测器、光电调制器等光电子器件，尤其是涉及了一种超薄材料-金属新型接触电极，能有效地降低超薄材料与金属的接触电阻。
技术介绍
超薄材料具有很好的柔性，易于与半导体器件集成，在光学和电学方面也有着优异的性质。比如最早被发现的石墨烯超薄材料，凭借其独特的光学、电学和热学性质，受到了广泛关注。石墨烯的零带隙，使其具有紫外到远红外的宽吸收光谱；高载流子迁移率，能够用于制作高速响应的光电子器件；高热导率，相比于传统的金属加热器，具有更高的热效率；与传统半导体易于形成肖特基结构，能够制作光电导器件；易于与半导体器件集成等。因此，超薄材料在光电探测器，光电调制器，加热/导热器等光电子器件方面也有着巨大的潜力。对于超薄材料光电探测器、光电调制器等光电子器件，除了关注其响应度、调制深度以及工作波段之外，响应速度也是一个非常重要的指标，而影响超薄材料光电子器件响应速度的一个重要物理量就是超薄材料与金属电极的接触电阻。在超薄材料与金属接触系统中，超薄材料表面缺乏与金属的键合位点，影响了超薄材料与金属之间电子的层间隧穿，导致超薄材料与金属接触电导率受限。一种方法是通过选择不同种类的金属或者金属组合以及金属电极的厚度优化，提升金属与超薄材料的接触电阻的电导率；另外一种就是采用金属与超薄材料边缘接触的方法。但是这两种方法对工艺要求很高，还需要对金属的结构进行优化设计，工艺复杂。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的目的在于提出了一种超薄材料-金属新型接触电极，用于超薄材料并且具有低接触电阻，能够有效的降低材料与金属电极的接触电阻，从而大大提高超薄材料光电器件的响应速度或者调制速度。本专利技术采用的技术方案：本专利技术包括二氧化硅等绝缘衬底，多层金属电极和超薄材料；包括衬底以及置于衬底上的超薄材料和多层金属电极，超薄材料的全部或者其中一部分位于金属电极间，使得超薄材料的上下表面分别与金属电极接触。方案一是将超薄材料位于部分多层金属电极中间，方案二是将超薄材料也可以位于全部的多层金属电极之间，具体工艺上通过外接导线的方法将不同层的金属电极连通，起到和方案一相同的作用。本专利技术提出的电极结构创新点在于：电流不是从单侧电极流入二维或者薄膜材料，而是从多侧或多层金属电极流入二维或者薄膜材料。具体来说是：电流从两层金属电极流入，电流分别经多层金属电极从超薄材料的上表面和下表面流入到超薄材料中，使得金属电极和超薄材料之间的接触电阻减小。多层金属电极可以相接触，也可以不接触，但均有电流流入二维或者薄膜材料。一种具体实施方式是包括衬底以及置于衬底上的超薄材料和上下两层金属电极，两层金属电极置于衬底上的一侧，超薄材料其中一部分置于衬底上另一侧，超薄材料另一部分位于两层金属电极的一部分之间，两层金属电极另一部分表面直接相接触，使得超薄材料一部分的上下表面分别与上下两层金属电极接触。一种具体实施方式是包括衬底以及置于衬底上的超薄材料和上下两层金属电极，超薄材料全部置于下层金属电极和上层金属电极之间，使得从下到上依次为下层金属电极、超薄材料和上层金属电极，超薄材料全部上下表面分别与上下两层金属电极接触，两层金属电极表面之间不接触而通过引线连接。具体实施中下层金属电极的面积大于上层金属电极，使得方便引线连接。一种具体实施方式是包括衬底以及置于衬底上的超薄材料和上下两层金属电极，两层金属电极置于衬底上的一侧，衬底上刻有凹槽，下层金属电极置于凹槽中，上层金属电极置于下层金属电极上，超薄材料其中一部分置于衬底上另一侧，超薄材料另一部分延伸到下层金属电极上表面上并位于上层金属电极和下层金属电极的一部分之间，两层金属电极另一部分表面直接相接触，使得超薄材料一部分的上下表面分别与上下两层金属电极接触。一种具体实施方式是包括衬底以及置于衬底上的超薄材料、上凸结构和上下两层金属电极，两层金属电极置于衬底上的一侧，衬底上的一侧置有上凸结构，超薄材料其中一部分置于上凸结构上，超薄材料位于上层金属电极和下层金属电极的一部分之间，两层金属电极另一部分表面直接相接触，使得超薄材料一部分的上下表面分别与上下两层金属电极接触。所述的上凸结构可以为波导，也可以为其它的结构。一种具体实施方式是包括衬底以及置于衬底上的超薄材料、条形波导和金属电极，衬底上的两侧均置有一组金属电极，每组金属电极均包括上下两层金属电极，衬底中部置有条形波导，超薄材料中部置于条形波导上，超薄材料与条形波导之间设置隔离层，超薄材料两侧分别位于两组金属电极的上层金属电极和下层金属电极的一部分之间，每组金属电极的两层金属电极另一部分表面直接相接触，使得超薄材料一部分的上下表面分别与上下两层金属电极接触。一种具体实施方式是包括衬底以及置于衬底上的两片超薄材料、条形波导和金属电极，衬底上的两侧均置有一组金属电极，每组金属电极均包括上下两层金属电极，第一片超薄材料一侧位于其中一组金属电极的上层金属电极和下层金属电极的一部分之间，第一片超薄材料另一侧置于衬底中部上表面；第二片超薄材料一侧位于另一组金属电极的上层金属电极和下层金属电极的一部分之间，第二片超薄材料另一侧通过隔离层置于第一片超薄材料另一侧上；第二片超薄材料另一侧上置有条形波导，使得衬底中部从下到上依次为第一片超薄材料、第一层隔离层、第二片超薄材料、第二层隔离层和条形波导。所述条形波导为硅波导。所述的超薄材料为石墨烯或者二硫化钼或者其他单层或者多层的二维材料。所述的超薄材料替换为具有导电能力的薄膜材料，例如氧化铟锡。所述的超薄材料的厚度是0.1nm～1μm。本专利技术中新型电极结构既适用于石墨烯、二硫化钼等超薄材料，也适用与类似氧化铟锡这类具有导电能力的薄膜材料。所述的两层金属电极也可以替换为多层金属电极。所述的金属电极为一种金属制成的电极或者是多种金属组合制作2的金属电极。所述的衬底采用二氧化硅等绝缘材料。本专利技术具有的有益效果是：本专利技术结构增加了超薄材料和金属接触区域的键合位点，使得接触电导率增加，接触电阻减小。本专利技术制作工艺简单，不需要对电极进行金属种类和结构进行优化就能够显著降低金属与超薄材料的接触电阻。即实现了不需要对金属电极进行特殊的设计就能与目前金属电极的制作工艺兼容，结构简单，制作方便，利于集成，可以直接应用在目前的超薄材料光电子器件中。附图说明图1是本专利技术结构俯视图。图2是图1的A-A’剖视图。图3是图1的B-B’剖视图。图4是通过引线将不同层的金属电极连通结构示意图。图5、图6示意了超薄材料铺在不同平面(下凹、平坦、上凸)的情况。图7是实施例1结构图。图8是实施例2结构图。图9是本专利技术中选择单层石墨烯超薄材料的具体结构示意图。图10是实施例通过测量I-V曲线的方法得到的电阻曲线图。图中：1、超薄材料，2、金属电极，3、金属电极，4、衬底，5、引线，6、上凸结构，7、条形波导，8、隔离层。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1、图2、图3所示，超薄材料并没有将上下的金属电极完全隔离开，超薄材料与部分金属电极相互接触，从而保证了上下的金属电极有一部分直接互相接触，当探针与金属电极接触时，使得电流可以从两侧的电极分别流入超薄材料。如图4所示，当超薄材料完全将上下的电极分隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超薄材料‑金属新型接触电极，包括衬底(4)以及置于衬底(4)上的超薄材料(1)和多层金属电极(2、3)，其特征在于：超薄材料(1)的全部或者其中一部分位于金属电极间，使得超薄材料(1)的上下表面分别与金属电极接触。

【技术特征摘要】
1.一种超薄材料-金属新型接触电极，包括衬底(4)以及置于衬底(4)上的超薄材料(1)和多层金属电极(2、3)，其特征在于：超薄材料(1)的全部或者其中一部分位于金属电极间，使得超薄材料(1)的上下表面分别与金属电极接触。2.根据权利要求1所述的一种超薄材料-金属新型接触电极，其特征在于：电流分别经多层金属电极从超薄材料(1)的上表面和下表面流入到超薄材料(1)中，使得金属电极和超薄材料(1)之间的接触电阻减小。3.根据权利要求1所述的一种超薄材料-金属新型接触电极，其特征在于：包括衬底(4)以及置于衬底(4)上的超薄材料(1)和至少上下两层金属电极(2、3)，两层金属电极(2、3)置于衬底(4)上的一侧，超薄材料(1)其中一部分置于衬底(4)上另一侧，超薄材料(1)另一部分位于两层金属电极(2、3)的一部分之间，两层金属电极(2、3)另一部分表面直接相接触，使得超薄材料(1)一部分的上下表面分别与上下两层金属电极接触。4.根据权利要求1所述的一种超薄材料-金属新型接触电极，其特征在于：包括衬底(4)以及置于衬底(4)上的超薄材料(1)和至少上下两层金属电极(2、3)，超薄材料(1)全部置于下层金属电极(3)和上层金属电极(2)之间，超薄材料(1)全部上下表面分别与上下两层金属电极接触，两层金属电极(2、3)表面之间不接触而通过引线(5)连接。5.根据权利要求1所述的一种超薄材料-金属新型接触电极，其特征在于：包括衬底(4)以及置于衬底(4)上的超薄材料(1)和至少上下两层金属电极(2、3)，两层金属电极(2、3)置于衬底(4)上的一侧，衬底(4)上刻有凹槽，下层金属电极(3)置于凹槽中，上层金属电极(2)置于下层金属电极(3)上，超薄材料(1)其中一部分置于衬底(4)上另一侧，超薄材料(1)另一部分延伸到下层金属电极(3)上表面上并位于上层金属电极(2)和下层金属电极(3)的一部分之间，两层金属电极(2、3)另一部分表面直接相接触，使得超薄材料(1)一部分的上下表面分别与上下两层金属电极(2、3)接触。6.根据权利要求1所述的一种超薄材料-金属新型接触电极，其特征在于：包括衬底(4)以及置于衬底(4)上的超薄材料(1)、上凸结构(6)和上下两层金属电极(2、3)，两层金属电极(2、3)置于衬底(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴道锌，尹延龙，李江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33